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1、 毕业设计报告（论文）(2016届)题 目： 顶 盖 的 注 塑 成 型 工 艺 及 模 具 设 计 所 属 系： 机电与汽车工程学院 班 级： 模具1313 学 生 姓 名： 严鲁 学 号： 同 组 成 员： 陈季 指 导 教 师： 唐建新 目 录1 前言11.1 课题背景11.2 课题分析22 塑件分析32.1 产品分析及其技术条件32.2 塑件材料的确定32.3 塑件材料的性能分析42.3.1基本特性42.3.2成型性能42.4 注塑机的选择和校核52.4.1注射胶量的计算52.4.2锁模力的计算52.4.3 注塑机选择确定63 成型布局73.1 进胶方式选择73.2 型腔的布局及成型尺
2、寸73.3 估算塑件体积质量84 注塑模具设计94.1 分型面的设计94.2 成型零部件的设计94.2.1成型零部件结构94.2.2成型零部件工作尺寸的计算104.2.3模具强度与刚度校核124.3 模架的选用124.3.1模架基本类型124.3.2模架的选择124.3.3导向与定位机构设计134.4 浇注系统的设计144.4.1主流道设计144.4.2分流道的设计144.4.3浇口的设计154.4.4冷料穴的设计154.5 脱模及推出机构164.5.1脱模力164.5.2推出机构164.6 冷却系统的设计与计算174.6.1冷却水道设计的要点184.6.2冷却水道在定模和动模中的位置184.
3、6.3冷却水道的计算194.7 排气结构设计204.8 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核205 结语22致谢23附 图24参考文献251 前言1.1 课题背景模具是国内工业发展过程中一种必不可少的工艺设备。在汽车、航空、仪器、家电等领域中，有七成左右的零部件都需要使用模具进行制造，伴随社会经济以及各行各业的不断发展，在生产时对模具的标准也越加严格，其构造也趋于复杂化。采用模具进行制造有着精度高、效率高、成本低等诸多优点，这是一些传统生产方式所不具有的。伴随塑料产业的不断进步以及对这种材料的精度和强度的标准逐渐提高，其产品的应用领域也越来越广阔，因此塑料成型技术得到了巨大的发展。这种方式能够
4、用在热塑性塑料以及热固性塑料产品制作中，其效率之高以及成型规模之巨是别的成型方式很难媲美的。而注塑成型过程中的必要工具之一注塑模具，其具有的质量、效率等各方面性能的好坏，会关系到最终生产出来的产品质量和成本，并且也会对企业的竞争力带来一定影响。注射模的类型非常多，它的结构和塑料的类型、塑件构造等各方面都有着较大的联系，主要结构通过动模以及定模构成。前者装于移动模板中，后者则装于固定板中，在进行注射成型时会伴随着注射机上的合模系统的动作而移动。注射成型过程中动模以及定模通过由导柱导向进行关闭。正常情况下注射模的结构有成型零部件、推出机构、浇注机构等几大部分。因为模具自身具有的特征，使得其在设计过
5、程中和其余的行业也有着较大的差异。在设计过程中需要考虑下列几点:a塑件物理力学性能，例如强度、刚度、耐磨性等，不同产品的性能是不一样的，在设计塑件过程中需要有效的体现出在性能方面的特长，尽量的去弥补去不足。b塑料成型工艺性，例如流动性、边缘偏差等。塑件的形状需要符合成型过程中的其他流程标准，并尽量的让塑料制品能够进行高效、稳定的冷却或固化。c塑件结构可以让模具的整体构造尽量的进行简化，特别在脱模结构方面能够进行更好地简化。最终让模具零件能够达到制造工艺标准。对用途较为独特的产品，需要综合的考虑它们的光学、热学、耐磨等各方面的性能。现阶段，国内模具制造技术已经由传统的简单模具制造逐渐的变为了加工
6、生产大型、高精度密、结构复杂的模具。在塑料模具上，可以制造出仪表盘等精密器件的注射模。有部分塑料模生产商通过技术对塑料注塑环节实施力学分析、固化分析等，科学的确定出浇口位置、深度、以及冷却系统的设定等，让模具设计变得更加高效高质，并有效降低其生产时间，使用模具加工技术，让模具制造水平大大的提升。而通过技术，能够有效地取代试模，CAE技术能够对制造生产的整个环节进行设计，在模具加工未正式进行前，在电脑上对其成型过程实施仿真，科学的判定熔体填充、冷却等状况，并估计出内部的应力大小、制品的变形等状况，进而让设计人员能够尽快的找出问题，对方案进行完善改进，而非一直到试模之后去对模具进行修复。这不单单是
7、对以往设计方式的一种改进，还在降低模具报废率、增加产品质量等方面有着较大的作用，具有重要的现实意义。一些国外电加工机床有着内容充实、实用稳定的工艺参数以及工作系统，在模具的深槽窄缝加工、精密加工方面有着足够的保障。新模糊控制系统能够进行反力的调节，有效地增加了大规模加工的控制精度。模具逆向工程技术、快速模具制造技术等高新技术的不断发展，使得模具制造水平得到了巨大的提升。国内的经济仍然保持着较高的增长幅度，并且经济全球化进程也在不断地推进，这使得国内模具兴起面临着非常好的环境。此外，我国模具市场能够依据保持较大的发展；此外，模具制造重心逐渐转移至国内的情况也较为明显。 伴随电子技术的不断发展，模
8、具设计和制造正在逐渐朝着数字化趋势进行。尤其是模具成型零件这些工作中的软件，使用了CAD系统，从而把数据传输至加工制造机器中，完成CAM，或者直接进行一体化的生产。1.2 课题分析本篇论文的研究课题为顶盖测绘、模具设计以及对其进行工艺分析。在日常的生产实践基础上对产品完成设计，主要流程有型腔布局、模胚确定、分型面选择、加热冷却机构等等。由塑料制品的设计标准，进一步分析其用途以及尺寸精度等要求，本模具中使用的是一模一腔腔布局，点浇口输料，注射机使用的为，并具有冷却系统，通过简单的文字说明，工作流程示意图以及计算结果，进行科学的模具设计。并使用高效的加工方式。在方案制定后实施工艺分析。最终判定出这
9、个方案能够满足预期效果，并有效地增加注塑效率。2 塑件分析2.1 产品分析及其技术条件在模具设计前要对塑件的各类参数如形状尺寸、表面粗糙度等实施详细的分析探究，如此一来才可以真正的确定出制品需要的结构以及精度。本次课题设计的是一个顶盖，外形结构图如下图2-1。相应的参数信息见图纸，这个制品的构造简单，市场需求高，设计时的模具成本不大，对精度的标准较低。图2-1产品3D视图 塑件的尺寸精度能够决定其最终的制造精度。为减少模具的加工量以及制造成本，在能够有效达到塑件标准的基础上需要尽可能的将其尺寸精度制定低一点。因为塑料和金属性质有着很大的差异，因此无法根据金属零件尺寸等级去确定塑件的相应参数。由
10、任务书以及图纸上面的参数标准，顶盖尺寸使用的是级精度，没有进行标明的级精度。塑件对表面的光滑度要求越高，就意味着其表面粗糙度Ra 越低。因此在成型过程中应该尽可能的防止出现冷疤、凹点等以此确保其Ra能够达到塑件要求。塑料制品的Ra范围大都在 0.02到间，模腔表壁表面粗糙度需要达到塑件一半，也就是Ra取值为 0.01到。模具在使用的过程中会因为摩擦导致Ra逐渐增加，因此应该定期的对其进行抛光复原。这个塑件外部的表面粗糙度应该比内部零件要高，需要达到，内部则要达到。2.2 塑件材料的确定 塑料即将树脂当做重要组成的高分子材料，在一些特殊的环境中可以进行流动。能够被模塑成型成相应的的形状，并且在完
11、成固化后可以确保其外形不会出现改变。塑料有着非常多的特性，在我们的生活以及生产中被大量的使用，有着密度低，质量轻，绝缘性等非常多的优点。此外，它还有着防水、防潮、防辐射等较为独特的能力。本文中需要设计的顶盖的壁厚较为统一，有着良好的性能，成本不高，能够进行规模化制造，对课题零件较为适用，因此将其选定为产品主要组成材料。2.3 塑件材料的性能分析2.3.1基本特性聚碳酸酯是一种无味、无毒、无色透明的热塑型材料，是拥有碳酸酯分子的一类高分子化合物的总称，我们将其称之为PC。其普通的结构式能够进行表达，因为基团上的差异，能够将其分成脂肪族类以及芳香族类。不过由于制品要求、加工水平和成本等方面的约束，
12、现阶段只有双酚A型的聚碳酸酯能够进行大量的规范化制造和使用。它也是当前产量最高、使用范围最大的一类聚碳酸酯，在很多领域都有着重要的作用。 双酚A型聚碳酸酯(Bisphenol A type Polycarbonate，简称PC)的结构式， 由于它有着较为优异的韧性、绝缘性、耐腐蚀性等诸多特性，在电子元件、机械工业零部件、航空材料等领域中得到了广泛的应用，最近几年间全球各国对PC的需求都越加旺盛，每年的市场需求能够达到l100kt/a，而我国对它的需求也能够达到60kt/a。 当前PC的生产厂大都是位于美国、欧洲等，而里面的一些龙头企业如塑料集团、企业以及集团的每年的生产量更是达到了全球的。 国
13、内对PC的研发起步较早，在上世纪五十年代末由沈阳化工研究院第一次将其制造出来;而到今天，目前全部的工艺路线都将光气当做初始原料，生产量不大。 PC是一种性能十分全面的材料，在各个领域中都得到了很好地使用。不过它仍旧具有一些不足之处:例如加工流动性不足，容易出现应力断裂以及耐磨性能低等。不过伴随其生产工艺以及改进技术的不断发展，这些不足之处已经被很好地改善，所以的使用前景也越来越好。最初生产PC的方式有两类即有酯交换法以及溶液光气法，不过伴随着时代的发展它们已经被逐渐的淘汰。当前工业生产过程中大都使用接口光气法。不过因为光气是有毒性气体，并且在生产时会对 环境带来较大的污染，所以在上世纪90年代
14、时非光气法开始逐渐的兴起，在1993年首个非光气法装置在日本被生产出来。 2.3.2成型性能1、聚集态特性是无定型非结晶性塑料，没有明确的熔点，熔体黏度比较大。熔融以及成型时的温度范围分别为，。2、在一般的加工温度内具有良好的热稳定性，在时可以保持不分解，而达到时会分解，粘度不会被其他因素所影响。3、流变性靠近于牛顿性液体，表观黏度会因为温度变化而变化，与剪切速率关系不大。PC分子链中含有苯环，因此其分子链刚性较高。4、PC的抗蠕变性好，能够保持形状稳定；不过其内应力很难进行去除。5、PC在高温中遇水会出现降解情况，成型过程中需要保证其含水量低于2.3.3主要用途PC在机械工业中主要用于制作壳
15、体盖、轴承、门把、管道等等，汽车工业中采用制造挡泥板、扶手等零部件，还能够通过其夹层板去制作车身。在电器零件、玩具、食品包装容器等方面也会使用到它。2.4 注塑机的选择和校核2.4.1注射胶量的计算在进行模具设计的过程中，需要保证一个注射成型的塑料熔体的容量在其额定注射量的内。判定公式是：上式里面：代表的是型腔数量 代表的是单个塑件的重量（g） 代表的是浇注系统所需塑料的重量（g）本文中的各参数取值为：n=1 = 也就是所以需要注塑机额定注塑量超过12g才可以达到标准。2.4.2锁模力的计算使用注射机的锁模力需要超过型腔压力中的开模力，否则会导致其分型面裂开最终不能正常使用。塑件在模具分型面上
16、的投影面积能够决定其锁模力。 成型投影面积=上式里面 n 代表的是型腔数目 代表的是单个塑件在模具分型面上的投影面积 代表的是浇注系统在模具分型面上的投影面积由设计方案知 =0。 = =0 在本文中=锁模力以及成型面积间的关系为：上式里面 代表的是锁模力，单位为； 代表的是型腔压力，单位为 ；A 代表平顶山成型投影面积，单位为2；正常情况下熔料经过喷嘴时它的注射压力是，而通过浇注系统进入型腔时压力一般是，本文中采用的是。计算： (取)最终求得其额定注塑压力需要超过。2.4.3 注塑机选择确定通过上文中的计算结果，最终确定注射机为型。其性能能够达到本文中的设计标准，相应参数为：表2-1 注塑机参
17、数(部分) 3 成型布局3.1 进胶方式选择浇注系统即模具中从注射机喷嘴一直到型腔中间的塑料流动通道。它的主要用途是将塑料熔体填充进型腔然后让注射压力均匀的传输到各个位置。浇注系统是否科学会直接决定最终的塑件质量以及外形。主要包括了主流道、分流道、浇口和冷料穴这几个部分。而这里面最重要的就是浇口设计，因为它会直接决定最终的制品完好程度。使用较多的浇口方式有直接浇口，点浇口，扇形浇口等。浇口在确定位置时需要综合的考虑下列几个方面：第一. 熔体在型腔中进行流动时，需要尽量的降低其动能损耗。想要实现这一点就要让1)流程距离最小；2)支流基本可以同时抵达端口处；3)需要从壁厚较大的位置进行进料；2.
18、能够迅速的排除型腔中的空气因为本课题设计的塑件是一件外观产品，因此采用的是点浇口。浇口位置位于表面处，在成型后可以去浇口进行去除, 痕迹较浅。3.2 型腔的布局及成型尺寸由于本文中使用的是点浇口，并且塑件尺寸不大，为有效增加塑件成功率，并从成本的层面上进行考虑，决定使用一模一腔的方式完成制造。型腔布局和浇注系统的位置有着紧密的联系,它需要保障各个型腔都能够在浇注系统的总压力中基本相同的分压力,这样才能够让塑料熔体较为平均的铺设在型腔中,让不同位置的塑件成型时质量能够保持一致。此时需要型腔和主流道间的距离尽量的小一些，并使用平衡流道以增加成功率。成型型腔尺寸由塑件布局计算所选定，要综合考虑到成形
19、封闭结合面的大小，太大造会导致浪费，太小则会使得在成型过程中出现溢料飞边等情况。由于模具为一模一腔腔，综合考虑后可以确定出型腔的长宽高分别是，以及，塑件中的很多部胶位都处于型腔内，型芯以及型腔的厚度为塑件伸入高度加20-40mm，所以最后求得其整体厚度是。其具体布局见下。图2-2型腔布局3.3 估算塑件体积质量在本文的方案中，塑件质量以及体积使用的是3D测量方式，在UG软件里，采用塑模部件验证性能，能够求出塑件体积是，密度是1.05，因此其总质量大概为。同样求出的浇注系统重量是。4 注塑模具设计4.1 分型面的设计把模具科学的分为几种能够进行拆卸的部分，其接触表面在分开后可以取出塑件和凝料，而
20、在成型过程中有需要进行全面闭合，这类表面即叫做分型面，它是影响模具构造的主要因素，各个塑件分型面是不固定的。科学的设计分型面是确保顺利成型的基本条件。在确定分型面的过程中，要站在下列几点进行着重考虑：1）分型面需要确定在塑件外形的最大轮廓处；2）让塑件在开模后保留与动模中；3）分型面的痕迹不会是的制品外形受到影响；4）可以确保浇口位置可以科学的选定；6）让塑件更加方便进行脱模。整体性的考虑以上这些，并由本文模具塑件中的外形特征，决定使用平面分型面，并选定在其最大平面处，开模之后塑件可以保留在动模中，具体情况见下图4-1。图4-1分型面的选择 4.2 成型零部件的设计模具闭合过程中用于填充塑料成
21、型制品的空间就叫做型腔。组成它的零部件即称之为成型零部件。主要有型腔、型芯、镶块等部分。零部件需要和塑料进行接触，因此其中一些部件要受到熔体的压力，最终影响着塑件形状以及最终精度，所以针对它的设计是十分重要的一个方面。成型零部件在成型时时常会面临着温度的剧烈变化以及熔体的冲击和压力作用，工作一段时间后可能会出现磨损、弯曲等情况，所以要科学的去设计它的结构，准确得计算其各方面参数并保障其有着良好的性能与质量。4.2.1成型零部件结构成型零部件结构在设计过程中在确保达到塑件质量标准的基础上，由加工、使用、后期修复等层面进行考虑。型腔是用于成型制品外形的一种模具零件，它的结构和制品的外形、尺寸、标准
22、以及加工方式等各方面都具有密切的联系，使用较多的结构模式有有整体式、嵌入式、镶拼组合式以及瓣合式这几类。本篇论文中使用的是嵌入式型腔及型芯，具体构造见下图。它的主要特征就是构造简单，牢固稳定，很难发生变形等。图4-2型腔3D图4-3型芯3D4.2.2成型零部件工作尺寸的计算成型零部件工作尺寸即成型零部件上直接决定塑件形状的相关尺寸，既包括型腔以及型芯径向尺寸，深度尺寸以及高度尺寸等。在模具设计过程中应该由塑件尺寸和精度等级去选择出成型零部件的相应尺寸以及等级。能够决定其尺寸精度的因素包括塑件收缩率，制造误差，磨损情况等。它们也是用来确定成型零部件工作尺寸的主要标准。因为根据上面几种因素参数所计
23、算出的尺寸会存在一定的偏差（制造公差以及磨损量大不能具体求出，只能凭借经验确定），所以我们只采用塑料收缩率去测算出其工作尺寸。塑件成型后将制品由热模具中取出，根据热胀冷缩的原理其尺寸会有所减少，而这样的性质是塑料所通有的，本文中使用的材料其收缩率是，则计算工作尺寸的公式是：A=B+0.005B上式中A 代表的是正常温度下的尺寸 B 代表的是塑件在常温下实际尺寸1.型腔以及型芯径向尺寸的计算型腔长度向尺寸计算：+制造公差上式中：Lm代表的是模具型腔长度基本尺寸Ls代表的是塑件外表面的长度基本尺寸S代表的是塑料平均收缩率X代表的是修正系数（0.050.075）代表的是塑件外表面长度基本尺寸的公差
24、因此将数值代入能够求出 型腔宽度向尺寸计算：+制造公差上式中：Lm-模具型腔宽度基本尺寸Ls-塑件外表面的宽度基本尺寸-塑件外表面宽度基本尺寸的公差 因此将数值代入能够求出型芯长度尺寸计算：-模具制造公差 Lm代表的是模具型芯长度基本尺寸 Ls代表的是塑件内表面的长度基本尺寸 因此将数值代入能够求出 （1+0.005）86.9+0.075x0.2 =87.485 (-0.026)型芯宽度尺寸计算：-模具制造公差 Lm代表的是模具型芯宽度基本尺寸 Ls代表的是塑件内表面的宽度基本尺寸 因此将数值代入能够求出（1+0.005）53.4+0.075x0.2 =53.917 (-0.026)2.型腔深
25、度以及型芯高度尺寸的计算 型腔深度：+制造公差 Hm代表的是模具型腔深度基本尺寸Hs代表的是塑件凸起部分高度基本尺寸X代表的是修正系数 因此将数值代入能够求出 =（） 型芯高度：+制造公差 Hm代表的是模具型芯高度基本尺寸 Hs代表的是塑件孔或凹槽深度尺寸 因此将数值代入能够求出 =（）4.2.3模具强度与刚度校核我们平时所说的模具强度主要有是指其强度、刚度。不同的成型零部件以及结构零部件都有着自身的强度以及刚度标准，必须达到一定的强度标准后才能够顺利地进行成型工作。因为模具的形式比较多，计算方法也各不一致，所以在日常生产时，一般都会使用经验设计以及强度校核组合的方式，利用后者去改进前者的不足
26、，确保模具的正常使用。模具强度计算是比较复杂的一项工作，大都会使用简化的方式,计算过程中也较为保守，原则为：使用最差的受力结构，使用较高的安全系数，接着去改进模具结构，有效地增加其强度。为确保模具可以正常的运行，不单单要去校核校其总体的强度情况，对内部零件的强度也需进行校核。整体性强度需要考虑的几点有型腔侧壁厚度，型腔底板厚度，合模面压力等，具体的选用尺寸需要略大于计算尺寸。校核过程中应该站在强度以及弯矩这两个角度计算，使用略大的尺寸。4.3 模架的选用4.3.1模架基本类型注射模具的分类方法比较多，本文中主要阐述的是根据其整体结构进行划分，能够将其分成： 单分型面、双分型面、自动卸螺纹、热流
27、道等几类注射模。4.3.2模架的选择由对塑件的整体分析，我们可以得出这个模具为单分型面，查表知，选择型模架，主要结构见下图：图4-6模架结构图 型模具定模使用的是三块模板，动模使用的是一块模板，也称之为三板模，对细水口模架进行简化，让其能够符合点浇口的特点。根据分型面的情况去确定出模具的导柱导套安装模式，在综合性的考虑之后，导柱导套使用的是选正装。由可以确定其相应的模板厚度和外轮廓尺寸，最终对其进行计算：模架的长L=型腔长度（220）+复位杆的直径+螺钉的直径+模板壁厚300mm模架的宽W=型腔宽度（160）+导向杆的直径250mm在确定出长宽的尺寸之后，还要综合的考虑到一些螺丝导柱零部件对尺
28、寸的影响，进而设计出更完善的方案。根据上文中的型腔厚度，综合考虑其强度标准，最终定模板厚度确定为，动模板厚度确定为。因为顶出行程的需要，支撑板最终确定为。根据以上的阐述最终选择的模架是：。4.3.3导向与定位机构设计导向机构的作用：为确保模具实施开合模过程中，公母模间可以具有相应的方向与位置。导向零件要承担部分侧向力，具有定位功能,其主要零部件由导柱以及导套等。 1. 导向结构的总体设计（1） 导向零件需要均匀分布于模具周围或接近边界的位置，它的中心需要和模具边缘有着一定的距离，确保模具强度不受影响，避免导柱和导套加入后出现损坏情况。（2） 由模具形状以及大小要求，一副模具正常情况下要使用到个
29、导柱。而若是模具的凸模和凹模合模间存在方位标准时，就要使用直径不一样的导柱，或者使用直径一样，但位置不相对的导柱。（3） 因为塑件通常一般会放于公模中，因此为方便进行脱模导柱大都置于母模上。（4） 导柱以及导套在分型面的位置需要具有一个承屑槽（5） 合模过程中，需要确保导向零件第一次进行接触，防止公模先进入模腔，对零件造成损伤。2. 导柱的设计（1） 有单节以及台阶式的划分（2） 长度需要超出公模端面（3） 端部需要具有圆锥状的引导部分（4） 可以采用铆接固定以及螺钉固定（5） 表面需要进行热加工，增强其耐磨性能。 3. 导套和导向孔（1） 无导套导向孔，开于模板中，若是模板较厚，导向孔就要做
30、成盲孔，旁边添加排气孔。（2） 导套有套筒式、台阶式以及凸台式（3） 导套前端需要有倒角r。正常情况下，导柱和导套是一同使用的,用来确保动模和定模的内零件顺利对合并确保其模内零件不会相互影响,具有定位导向的功能.4.4 浇注系统的设计浇注系统即注射模中从主流道始端到型腔间的熔体进料通道。它能够分为普通流道以及无流道凝料这两种，本文中使用的是普通点浇口浇注系统。一个科学的浇注系统对最终的塑件质量有着很大的影响。流道浇注系统主要包含下列几大块。1主浇道 2第一分浇道 3第二分浇道 4第三分浇道5浇口 6型腔 7冷料穴4.4.1主流道设计采用的型喷嘴其参数为：喷嘴前段孔径喷嘴圆弧半径为确保凝料可以直
31、接取出，主流道小段直径需要略大于喷嘴直径。主流道设计为圆锥形，锥角一般是，太大会导致湍流情况，进入空气，太小会使得脱模困难，还会在冲模过程中让熔体流动变得更加困难，本文中使用的是2，主流道球面半径比喷嘴球面半径超出。本文设计中前者使用的是，通过测定其长度。4.4.2分流道的设计分流道即主流道末端和浇口间的一段塑料熔体的流动通道。它需要能够进行良好的压力传输并确保具有一个完美的填充状态。主要用途是变化熔体流向，让其能够以稳定的流态平均的分配到各个型腔中，分流道长度需要尽量的短，并减少曲折处，这样才能够有效的降低其流动时的动力损耗，降低成本。因为它和模具接触的外层塑料会在很短的时间内进行冷却，必须
32、要内部熔体流动要保持一个较快的流速，所以其表面粗糙度要求比较高，正常情况下要达到Ra=1.6m的标准，本文中使用的是梯形截面的分流道，其布局情况见下图：图4-5流道布局 4.4.3浇口的设计点浇口大都是用在中小型塑件的多型腔模具中，开设于产品表面，正常情况下都是从内部充填型腔，截面形状是圆形。相应的直径尺寸 4.4.4冷料穴的设计主流道末端要安装一个冷料穴。由于先流进的塑料和模具初次接触会导致温度降低，若是使这些塑料进入型腔会直接导致制品质量不足，为避免这种情况需要在主流道末端安装一个冷料穴便于将这部分塑料进行保留。冷料穴大都安装在定模板中，它的标称直径要比主流道略大，本文中使用的是，并且需要
33、保证冷料穴容量超过冷料的总体积。本文中使用的是锥形冷料穴。和脱料板搭配使用。图4-6冷料穴及拉料针 4.5 脱模及推出机构4.5.1脱模力脱模力的出现原因：塑件在模具进行冷却定型过程中，因为体积变小，出现包紧力。 没有壳体类塑件，脱模过程中应该克服大气压力 。 机构自身运动时的摩擦力。取出时的粘附力。 影响因素：1 脱模力和塑件壁厚，型芯长度等因素有着较大的联系，这些值越高，就意味着脱模力越大。 2 塑件收缩率，弹性模量E越大，脱模力越大。 3 塑件和芯子摩擦力越高，则阻力越大。 4 不考虑大气压力等因素，那么型芯斜角大到一定程度时，塑件会自行脱落。4.5.2推出机构塑件在模具上取下前会存在模
34、具的成型零部件脱出情况，让塑件从成型零部件上脱出的机构就叫做脱模机构。包括了推出零件，推出零件固定板以及推杆等这部分。脱模机构根据推出动作动力来源能够分成手动式，机动式，液压和气动式。由推出零件的种类能够将其分成推杆推出、推管推出、推块推出等。脱模机构的选用原则：第一，让塑件脱模过程中不会出现变形（可以出现些微的可恢复变形）；第二，推力分布根据脱模阻力的大小进行科学的排布；第三，推杆的受力不能太高，防止被推部分出现损坏；第四，被推痕迹不能对制品外形带来不利影响；因为对塑件的特征等没有特殊的需求，所以本文中采用的是应用最为广泛的推杆推出机构。推杆把塑件由动模的型芯推出脱模，因为其自由度很大，并且
35、其界面是方形，在制造、使用时较为方便，较易满足推杆和模板的配合精度要求，推出过程中受到的阻力不大，使得速度较快，效率较高，所以使用推杆机构是能够满足各方面标准的。本文中塑件使用的是厚推杆，分布情况见下图，推杆作用是将塑件进行推出让其顺利脱模。使用台肩式的圆形截面推杆带动推杆，设计过程中推杆直径由位置不同使用相应的直径。推杆端平面不可以存在轴向窜动。推杆和孔配合为，能够有效地避免出现摇晃情况。 图4-7推杆布局 4.6 冷却系统的设计与计算注射模温度对塑料熔体的充模流动、固化效率及最终成品的形状质量都有着十分重大的影响，对塑料制品而言，模具温度变化较大是十分致命的。温度太高会直接导致塑件变形，若
36、增加冷却时长还会导致效率降低。温度过低会使得塑料流动性不高，充模过程变得更加困难，容易使制品出现质量缺陷。因为不同塑料性能以及成型工艺的标准是不一致的，对模具温度的要求也存在较大的差异。一般注射到模具内的塑料粉体的温度为左右，熔体固化成为塑件后，从左右的模具中脱模、温度的降低是依靠在模具内通入冷却水，将热量带走。对于要求较低模温（一般小于）的塑料，仅需要设置冷系统即可，因为可以通过调节水的流量就可以调节模具的温度。4.6.1冷却水道设计的要点 a冷却水孔数量越多，冷却效果就越好。b冷却水孔和型腔表面各处要保持一致的距离，也就是确保孔排列和型腔相对应。c塑件局部壁厚处，需要具有一个冷却装置。在设
37、计冷却孔直径 是D时，其孔距设定为5D，和型腔距离是3D。d在大型塑件或薄壁零件进行成型过程中，料流比较长，但是料温会逐渐降低，因此能够适当的调节冷却水道排列密度。e水道应该远离塑料熔接痕部位，避免熔接不稳固。f水道不能够位于接缝部分，防止漏水。g水道中不可以出现回流部分。4.6.2冷却水道在定模和动模中的位置冷却水道的设定位置是由制品形状以及定、动模板厚度所决定的，正常情况下需要将其设定在塑料向模具热传导不易的位置处，由上述的设计准则，冷却水道需要环绕模具成型制品，并且应该保障其排列均匀。很多小型模具的型腔是直接在模板上进行，对这种模具而言，能够在模板上安置冷却水道。在模板上直接设置冷却水道
38、，同样应遵循冷却系统的设计原则，使冷却水道尽量靠近型腔表面和尽量围绕型腔，使制品在成型时能够均匀降温。本文中使用的是型芯型腔各自设立一套冷却回路,能够进行迅速的冷却, 并且能够保障均匀降温,使尺寸变形一致。具体分布见下图：图4-8模具冷却水路图 4.6.3冷却水道的计算冷却计算：单位时间中进入模具需要去除总热量Q，查表知计算公式为： 上式中W1代表的是单位时间内进入模具的塑料的重量g A代表的是克塑料的热容量(J/g) 代入数据后可以求出：那么去除以上这部分热量，需要的冷却水根据下列公式计算： 上式中的 W代表的是通过模具冷却水的重量(g/h) T3代表的是出水温度 T4代表的是入水温度 K代
39、表的是热传导系数；代入数据求出 最终通过下列公式求出冷却水道直径： 上式中 代表的是冷却液容重3 ， L代表的是冷却水道长度cm D代表的是冷却水道直径cm 最终求出，取整为4.7 排气结构设计排气是设计时需要重点考虑的一个问题。在注射成型过程中，若是无法进行顺利地排序，那么其中的气体在被压缩后会出现较大的压力，阻碍了塑料熔体的充模效率，并且压缩过程中还会出现大量的热量导致塑料变焦，在充模速度快、温度高、压力大的环境中，气体可能会直接进入塑件内部，最终导致制品的质量不合格。尤其是快速注射成型工艺的不断进步，对排气系统的质量标准就越来越高。在熔体充模时，模腔中除了之前就存在的空气，还有部分塑料内
40、部具有的水分在高温下挥发为水蒸气、以及部分塑料分解出现的气体等。较为常见的排气有通过配合间隙进行排气，在分型面上开有排气口进行排气等。因为本文中设计的模具尺寸较小，因此使用的是间隙排气法，采用这种方法的主要目的就是避免溢料情况。4.8 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核1.模具长宽尺寸模具长宽尺度应该小于注塑机拉杆间距,本文中最终确定的拉杆距离是400400模具长宽是350x400，通过验证可知其满足设计要求。2.模具厚度（闭合高度）模具闭合高度需要达到下列标准上式里面的 代表的是注射机允许的最大模厚 代表的是注射机允许的最小模厚本文中最终确定的模具厚度是 ，因此满足标准3.开模行程（S）模
41、具开模后为方便提取成型件，需要有着一定的开模距离，开模行程即模具开合时动模板的移动距离。开模行程并不是越大越好，需要有着一个合适的范围，设计模具时需要校核其开模行程，这样才能和模具开模距离进行匹配。对卧式注射机来说，它的S由模具厚度决定，而对单分型面注射模则有下列公式：SmaxS= H1 + H2 + H3 + C上式中的 H1代表的是模具厚度 H2代表的是顶出行程H3 代表的是包括浇注系统凝料在内的塑件高度C代表的是 安全距离本文中选择的参数为 mm mm 总开模距离. 因此满足标准。5 结语本文中的研究课题为模具设计，利用对塑件模型的整体工艺分析，确定其相应参数，并对各个零部件完成设计。最
42、终获得的模具基本能够达到其工作时的运行标准，使用过程中能够确保其稳定可靠并且便于后期进行维修，在注塑成型过程中有着一定的成型周期，成型滞后具有较久的使用寿命，有着一定的工艺性。在进行过上述这些任务之后，让笔者对模具从设计到制作的整个流程都有了一种全面而深入的认知，清楚了注塑模工作机理，对一些重要零件的设计和尺寸选择有了较深的理解，可以对设计时产生的一些常见问题给与有效地的解决意见，可以合理的选择注塑机、确定型腔数、分型面等主要部件的参数等。因为笔者能力上的不足以及时间有效，在设计时对于零件加工精度等方面并未进行深入的研究，在未来的学习中还要对其进行改善。致谢 时光飞逝不经意间我的大学生涯已经接
43、近尾声。回首这段学习经历发生了许多让我记忆深刻的事，那些共同学习的日子，愉快和不愉快的事情都成了最珍贵的记忆，在这段时间里，老师的指导，同学的关心是我最大的幸运，所以今天我想真诚正式的对他们说一声：谢谢！我最先要表达谢意的是我的导师，唐建新老师一丝不苟的治学态度，丰富的专业学识以及在结构设计方面独到的见解，都让我受益无穷、收获匪浅。不论是最初的论文准备和确定阶段到文章的具体表达，再到最终的修改和定稿，唐建新老师都毫不吝啬的给了我最真实有效的意见和指导，帮助我顺利完成了我的毕业论文。其次，我要向四年内所有教过我的老师们以及我答疑解惑过的老师们表达真挚的谢意，他们教会了我丰富的专业知识，影响着我养
44、成良好的学习习惯。感谢机电与汽车工程学院 所有老师对我的帮助和鼓励。同时我还要感谢和我一起共同进步朝夕相处的同学们，他们的陪伴让我的求学生涯更加美好。最后我要真诚的感谢我的亲人和朋友，是他们在我遇到困难时陪伴我鼓励我，他们是我最强大的精神支柱。再次我为那些曾经帮助过我的人送上我最真诚的祝福，祝你们工作顺利，身体健康！附 图 参考文献1陈孝康，周兴隆实用模具技术手册M北京：中国轻工业出版社，20012彭建生模具设计与加工速查手册M北京：机械工业出版社，20053申开智塑料成型模具M北京：中国轻工业出版社，20024刘守勇机械制造工艺与机床夹具M北京：机械工业出版社，20005张铮模具制造技术M 北京：电子工业出版社，20026丁闻实用塑料成型模具设计手册M西安：西安交通大学出版社，19937李志刚，夏巨谌中国模具设计大典M中国机械工程学会，20038潘宝权模具制造工艺M北京：机械工业出版社，20049王伯平互换性与测量技术M北京：机械工业出版社，200210李益民机械制造工艺设计简明手册M北京：机械工业出版社，199311李云程模具制造技术M北京：机械工业出版社，200212黄诚驹，李鄂琴逆向工程项目实训教程M北京：电子工业出版社，200413刘彦国，严慧萍注塑成型模腔数量的择优确定J电加工与模，2006